第一章 绪 论
Unit 1 Introduction
西安理工大学工程管理系 马 斌
Project Management Department of
XI’an University of Technology
Ma Bin
2005年 1月 22日
22.1.2005
水利工程测量的任务
The Tasks of Irrigation Projects
地面上点位的确定
The Ascertain of the Points on the Ground
?
?
? 用水平面代替水准面的限度
The Horizontal Level Instand of water Level
测量工作的基本原则
The principle of Measure ?
§ 1-1水利工程测量的任务
§ 1-1 The Tasks of Irrigation Projects
一、测量学（ Surveying)的定义
是研究地球及其表面各种形态的学科,主要任务是
测定地球表面的点位和几何形状，并绘制成图，以及测
定和研究地球的形状和大小。
二、测量学科的组成
大地测量学
地形测量学
摄影测量
工程测量学
地图制图学
摄影测量
地形测量学
工程测量学
地图制图学
(三 )水利工程测量的任务
（ 1）为水利工程规划设计提供所需的地形资料。规
划时需提供中、小比例尺地形图及有关信息，建筑
物设计时要测绘大比例尺地形图。
（ 2）施工阶段要将图上设计好的建筑物按其位置、
大小测设于地面，以便据此施工，称为施工放样。
（ 3）在施工过程中及工程建成后运行管理中，需要
对建筑物的稳定性及变化情况进行监测 ——变形观
测，确保工程安全。
一, 地球的形状和大小
The Shape and Size of the Earth
(一 )地球形状和大小
地球既围绕太阳旋转又绕自己的轴
自转，地球上的物体将受到地球、太
阳、月亮引力、离心力等多种力的作
用，而其中主要是受到离心力和地球
质心吸引力的作用,这两个力的合力
称为重力，重力方向即为垂线方向 。
§ 1-2 地面上点位的确定
§ 1-2 The Ascertain of the Points on the Ground
由于地球的自转和公转，使得地球成椭球形，其赤道半径
大，极半径小。地球表面并不光滑，形状十分复杂，有高山平
原，江河湖泊，如：
有高于海平面 8848m珠穆朗玛峰
有低于海平面 11022m马里亚纳海沟
但是这样的高低变化与地球半径 6371km相比只有 1/600变
化是微小的。因为海洋约占整个地球表面的 71%。
★所以人们设想将静止的海水面向整个陆地延伸，用所形
成的封闭曲面代替地球表面，这个曲面称为大地水准面。大地
水准面所包含的形体，称为大地体，它代表了地球的自然形状
和大小。
(二 ) 水准面
定义,处处与重力方向垂直的连续曲面称为水准面。
特点,1.重力等位面，其表面处处与重力方向垂直。
2.有无穷多个，但各水准面之间是不平行的。
3.是不规则的闭合曲面
水准面
地球自然表面
(三 )大地水准面
定义：将静止的海水面向整个陆地延伸，
用所形成的封闭曲面代替地球表面，
这个曲面称为大地水准面。
作用：测量工作的基准面
获取：我国在青岛设有验潮站
地
球
自
然
表
面
大
地
水
准
面
(四 )旋转椭球面
要求：①总质量 =地球质量，中心与质心重合，短轴与旋转轴
重合。
②旋转角速度与地球自转速度相等。
③表面与大地水准面拟合最好。
大地水准面与椭球面高
差最大差为 ± 200m
旋转椭球面大地水准面
a
b
(五 ) 球面
在测量工作范围不大时，可将地球看作圆球体，以球面代替
大地水准面，，其半径 R=6371km
（一）地理坐标系
通常用经度（ λ ）和
纬度（ φ ）表示。以
垂线和大地水准面为
基准线和基准面。
二、测量中常用的坐标系统
The Coordinate System in Measure
（二） 高斯平面直角
坐标系
以中央子午线作
为坐标纵轴（用 X表
示）以赤道作为坐标
横轴（用 Y表示）。 Y
X
Xm
Ym
500k o
m
X
（三）平面直角坐标系
O Y
X
O Y
X
Ⅰ
ⅡⅢ
Ⅳ
独立平面直角系原点一般选择在测区西南角
m(x,y)
x
y
例,X=222222.222m
Y=222222.222m
1.绝对高程：地面上一点到大地
水准面的铅垂距离（ H）
2.相对高程：地面上一点到假定
水准面的铅垂距离（ H ′）
3.高 差：地面上两点间的高
程之差。（ h）
A B点的高差：
hAB=HB-HA=HB’-HA’
三、地面点的高程系统
The altitude System of Ground
Point
四、地面点的确定的三要素
Three element of ascertaining Ground Points
水平距离, 水平角 及 高程 是
确定地面点相对位置的三个
基本几何要素。要确定地面
点的相对位置常规测量的基
本工作是：
① 测距离 D
② 测角度（ β）
③ 测高差 h
§ 1-3 用水平面代替水准面的限度
§ 1-3 The Horizontal Level Instand of water Level
一、地球曲率对水平距离的影响
The Infection of Globe Curvature on
Horizontal Distant
2
3
3 R
d
d
d
dtd
?
?
???
R
D
h
bBBbh
2
2
??
????
二、地球曲率对高程的影响
The Infection of Globe Curvature on Altitude
B
A
a d
D
p ′
p
b ′
b
R
§ 1-4 测量工作的基本原则
§ 1-4 The principle of Measure
“由整体到局部”,“先控制后碎部”
Unit 1 Introduction
西安理工大学工程管理系 马 斌
Project Management Department of
XI’an University of Technology
Ma Bin
2005年 1月 22日
22.1.2005
水利工程测量的任务
The Tasks of Irrigation Projects
地面上点位的确定
The Ascertain of the Points on the Ground
?
?
? 用水平面代替水准面的限度
The Horizontal Level Instand of water Level
测量工作的基本原则
The principle of Measure ?
§ 1-1水利工程测量的任务
§ 1-1 The Tasks of Irrigation Projects
一、测量学（ Surveying)的定义
是研究地球及其表面各种形态的学科,主要任务是
测定地球表面的点位和几何形状，并绘制成图，以及测
定和研究地球的形状和大小。
二、测量学科的组成
大地测量学
地形测量学
摄影测量
工程测量学
地图制图学
摄影测量
地形测量学
工程测量学
地图制图学
(三 )水利工程测量的任务
（ 1）为水利工程规划设计提供所需的地形资料。规
划时需提供中、小比例尺地形图及有关信息，建筑
物设计时要测绘大比例尺地形图。
（ 2）施工阶段要将图上设计好的建筑物按其位置、
大小测设于地面，以便据此施工，称为施工放样。
（ 3）在施工过程中及工程建成后运行管理中，需要
对建筑物的稳定性及变化情况进行监测 ——变形观
测，确保工程安全。
一, 地球的形状和大小
The Shape and Size of the Earth
(一 )地球形状和大小
地球既围绕太阳旋转又绕自己的轴
自转，地球上的物体将受到地球、太
阳、月亮引力、离心力等多种力的作
用，而其中主要是受到离心力和地球
质心吸引力的作用,这两个力的合力
称为重力，重力方向即为垂线方向 。
§ 1-2 地面上点位的确定
§ 1-2 The Ascertain of the Points on the Ground
由于地球的自转和公转，使得地球成椭球形，其赤道半径
大，极半径小。地球表面并不光滑，形状十分复杂，有高山平
原，江河湖泊，如：
有高于海平面 8848m珠穆朗玛峰
有低于海平面 11022m马里亚纳海沟
但是这样的高低变化与地球半径 6371km相比只有 1/600变
化是微小的。因为海洋约占整个地球表面的 71%。
★所以人们设想将静止的海水面向整个陆地延伸，用所形
成的封闭曲面代替地球表面，这个曲面称为大地水准面。大地
水准面所包含的形体，称为大地体，它代表了地球的自然形状
和大小。
(二 ) 水准面
定义,处处与重力方向垂直的连续曲面称为水准面。
特点,1.重力等位面，其表面处处与重力方向垂直。
2.有无穷多个，但各水准面之间是不平行的。
3.是不规则的闭合曲面
水准面
地球自然表面
(三 )大地水准面
定义：将静止的海水面向整个陆地延伸，
用所形成的封闭曲面代替地球表面，
这个曲面称为大地水准面。
作用：测量工作的基准面
获取：我国在青岛设有验潮站
地
球
自
然
表
面
大
地
水
准
面
(四 )旋转椭球面
要求：①总质量 =地球质量，中心与质心重合，短轴与旋转轴
重合。
②旋转角速度与地球自转速度相等。
③表面与大地水准面拟合最好。
大地水准面与椭球面高
差最大差为 ± 200m
旋转椭球面大地水准面
a
b
(五 ) 球面
在测量工作范围不大时，可将地球看作圆球体，以球面代替
大地水准面，，其半径 R=6371km
（一）地理坐标系
通常用经度（ λ ）和
纬度（ φ ）表示。以
垂线和大地水准面为
基准线和基准面。
二、测量中常用的坐标系统
The Coordinate System in Measure
（二） 高斯平面直角
坐标系
以中央子午线作
为坐标纵轴（用 X表
示）以赤道作为坐标
横轴（用 Y表示）。 Y
X
Xm
Ym
500k o
m
X
（三）平面直角坐标系
O Y
X
O Y
X
Ⅰ
ⅡⅢ
Ⅳ
独立平面直角系原点一般选择在测区西南角
m(x,y)
x
y
例,X=222222.222m
Y=222222.222m
1.绝对高程：地面上一点到大地
水准面的铅垂距离（ H）
2.相对高程：地面上一点到假定
水准面的铅垂距离（ H ′）
3.高 差：地面上两点间的高
程之差。（ h）
A B点的高差：
hAB=HB-HA=HB’-HA’
三、地面点的高程系统
The altitude System of Ground
Point
四、地面点的确定的三要素
Three element of ascertaining Ground Points
水平距离, 水平角 及 高程 是
确定地面点相对位置的三个
基本几何要素。要确定地面
点的相对位置常规测量的基
本工作是：
① 测距离 D
② 测角度（ β）
③ 测高差 h
§ 1-3 用水平面代替水准面的限度
§ 1-3 The Horizontal Level Instand of water Level
一、地球曲率对水平距离的影响
The Infection of Globe Curvature on
Horizontal Distant
2
3
3 R
d
d
d
dtd
?
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???
R
D
h
bBBbh
2
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二、地球曲率对高程的影响
The Infection of Globe Curvature on Altitude
B
A
a d
D
p ′
p
b ′
b
R
§ 1-4 测量工作的基本原则
§ 1-4 The principle of Measure
“由整体到局部”,“先控制后碎部”
